DE2257690A1

DE2257690A1 - Hydraulisch oder druckluftbetaetigte geschlossene membran-hub-dose

Info

Publication number: DE2257690A1
Application number: DE19722257690
Authority: DE
Inventors: Walter Beck; Peter Enssle; Gerhard Schloz
Original assignee: Walter Beck KG
Current assignee: Walter Beck KG
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1974-05-30
Also published as: IT1001896B; FR2208063B3; GB1449270A; FR2208063A1

Description

PATENTANWALT O O R 7 β Q Q DIPL-ING. GERD COMMENTZ

ν Stuttgart χ 23. November 1972

KLIPPENECKSTJlASSE4 · TELEFON (07II) 47109

NElJ

465644

B 331 P

Firma Walter Beck KG. Eontroll- und !Femmeßgeräte 7022 leinfelden/Württ., Gutenbergstraße 11

Hydraulisch oder druckluftbetätigte geschlossene Hembran-Hub-Dose.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch oder mittels Druckluft zu betätigende geschlossene Membran-Hub-Dose, deren Membran den Innenraum der Dose in eine Druckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt und entgegen einer Rückholfeder auf einen axial verschiebbaren Stößel einwirkt, der entweder auf ein beliebiges Steuerorgan oder Schaltorgan · einwirkt oder aber von sich aus bereits eine Sperrfunktion ausübt.

Bei dieser Art Membran-Hub-Dosen ist es oftmals erwünscht, daß der Membranstößel, sobald er in seine Schalt- oder Sperrstellung vorgeschoben ist, zunächst noch in dieser Stellung verbleibt und erst nach einer vorbestimmten Zeit wieder in seine Ruhelage zurückkehrt.

Om dieser Aufgabenstellung gerecht zu werden, weist die Arbeitskammer der Membranhubdose erfindungsgemäß sowohl

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mindestens eine Luftaustrittsöffnung als auch mindestens eine lufteintrittsöffnung auf , wobei dann die Luftaustrittsöffnung durch ein Schnellschlußventil absperrbar und die Lufteintrittsöffnung mit einer den Durchtritt der Luft hemmenden Drossel ausgestattet ist. Durch diese besondere Bauart kann also bei einem Hub der Membran die in der Arbeitskammer befindliche Luft rasch und zügig über die Luftawetrittsöffnung entweichen, die, sobald der Hubvorgang beendet ist, durch das Schnellschlußventil abgesperrt wird. Dem anschließenden Rückstrom der Luft durch die weiterhin in der .Arbeitskammer befindliche Lufteintrittsöffnung wird durch die in dieser befindlichen Drossel jedoch ein Widerstand entgegengesetzt, so daß die Luft, wenn die Membran infolge der Wirkung der Rückholfeder sowie ihrer Eigenelastizität in ihre Ruhelage zurückkehren will, nur langsam nachströmen kann. Durch eine entsprechende Bemessung dieser in der Lufteintrittsöffnung befindlichen Drossel sowie eine Justierung derselben ist es somit leicht möglich, den Rückhub der Membran auf eine vorbestimmte Zeit auszudehnen, während der der Schaltvorgang oder auch die Sperrstellung des Membranstößels aufrechterhalten wird.

Gemäß der Erfindung kann als der Luftaustrittsöffnung zugeordnetes Rückschlagventil eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Ventilplatte vorgesehen sein, die in ihrer Schließstellung die abzusperrende Luftaustrittböffnung abdeckt.

Als der Lufteintrittsöffnung zugeordnete Drossel dagegen ist vorteilhaft in an sich bekannter Weise ein aus einem porösen Material bestehender Sinterkörper, ein Schaumstoffteil od. dgl. vorgesehen, der dann vorteilhaft in der Lufteintrittsöffnung axial verschiebbar gelagert ist. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Querschnitt der Lufteintrittsöffnung gestuft ist und am Innenmantel des einen größeren Querschnitt aufweisenden Teiles der Luftelntritts-

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öffnung gegen deren Längsachse vorstehende, der seitlichen Abstützung des Drosselkörpers dienende Hippen angeordnet sind, zwischen denen sich den Durchtritt der einströmenden Luft ermöglichende Kanäle befinden. Durch ein axiales Verschieben des in diese Lufteintrittsöffnung eingebrachten Drosselkörpers läßt sich dabei die Wirkung desselben leicht variieren.

Eine weitere Möglichkeit, den Hub des Membranstößels zu steuern, besteht auch darin, daß dem Membranetößel ein Magnet, insbesondere ein Permanentmagnet zugeordnet ist. Dieser Permanentmagnet kann dabei seitlich des axial verschiebbaren Membranstößels angeordnet und an diesem ein Joch befestigt sein, das sich zusammen mit dem Membranstößel um dessen Längsachse schwenken läßt, was wieder eine entsprechende Änderung der auf das Joch und damit auch auf den Membranstößel einwirkenden Magnetkräfte zur Folge hat. Ebenso ist es aber auch möglich, daß der Permanentmagnet zentrisoh zum Membranstößel in der Druckkammer und an der ihm gegenüberliegenden Seite der Membran eine als Joch dienende Metallplatte angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführung dieser Erfindung greift der dem Membranteller zugeordnete Membranstößel vorteilhaft durch eine axial verstellbare Mlse hinduroh, die gleichzeitig als Qegenlager für die auf den fcbex done Membranstößel einwirkende Rückholfeder dient.

Soll auch noch ein schleichender Hub des Membranstößele

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vermieden werden, ist zweckdienlich zwischen dem Membranstößel und dem Membranteller nooh eine als Kraftspeicher dienende Feder, insbesondere eine Sohraubendruokfeder angeordnet, deren Druckkraft aufgebaut, bzw. abgebaut werden muß, bevor eine axiale Verschiebung des Membranstößels erfolgt«

Auf der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen schematisch dargestellt.

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Es zeigen:

Pig. 1 den Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Membranhubdose,

Pig. 2 den Längsschnitt einer anderen Ausführungsform

der Lufteintrittsöffnung in vergrößertem Maßstab,

Pig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III, Pig. 4 den Längsschnitt einer weiteren Ausführungeform,

Pig. 5 und 6 die seitliche Anordnung eines Permanentmagneten mit einem an dem Membranstößel angeordneten Joch und

Pig. 7 den Längsschnitt einer der Pig. 4 ähnlichen dritten, ebenfalls mit einem Permanentmagneten ausgestalteten Ausführungsform.

Die in der Pig. 1 im Schnitt dargestellte Membranhubdoee 1 besteht aus einem schalenähnlichen Boden 2 sowie einem ebenfalls schalenähnlichen Deckel 3, wobei zwischen den Bändern des Bodens 2 und des Deckels 3 der Rand 4 einer sich über den gesamten Querschnitt der Membrandose 1 erstreckenden, diese in eine Druckkammer 5 und eine Arbeitskammer 6 unterteilenden Membran 7 eingespannt ist. Der Boden 2, die Membran 7 sowie auch der Deckel 3 werden dabei durch einen gemeinsamen, unter Spannung stehenden Metallring 8 zusammengehalten.

Wie sich weiter aus der Pig. 1 ergibt, so liegt auf der Membran 7 ein mit 9 bezeichneter Membranteller auf, der einen zentrischen Stößel 10 trägt, dessen freies Ende 11 durch eine mit 12 bezeichnete Hülse hindurohragt, die mit ihrem Außengewinde 13 in eine in dem Deckel 3 eingeformte Gewindebohrung 14 eingeschraubt ist. Über diesem Membranstößel 10 ist dabei eine mit 15 bezeichnete Schraubenfeder geschoben, die sich einerseits an dem unteren Bund 16 des Stößels 10 und andererseits an der inneren Stirnseite 17 der Hülse 12 abstützt.

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An dein jtfosenboden 2 ist ferner ein in die Druckkammer 5 mündender Druckluftstutzen 18 angeformt, der über einen nicht besonders dargestellten Schlauch od. dgl. an eine■ Druckluftquelle angeschlossen werden kann. Außerdem ist an der Innenseite des Dosenbodens 2 ein in das poseninnere vorstehender Ring 19 angeformt, auf dem die Membran 7 in der in der Pig. 1 dargestellten Welse in ihre Ruhelage, aufsitzt.

Um bei einem Hub der Membran 7 in Richtung des Pfeiles 20 nun den Austritt der Luft aus der deckelseitigen Arbeitskammer 6 zu ermöglichen, sind in dem Deckel 3- mehrere kranzartig zueinander angeordnete Entlüftungsöffnungen 21 angeordnet, die durch eine als Rückschlagventil wirkende, aus einem elastischen Material bestehende Ventilplatte 22 abzudecken sind. Diese Ventilplatte 22 weist dabei einen zentralen Bolzen 23 auf, der durch eine ebenfalls in den Deckel 3· eingebrachte, zentrisch zu den Entlüftungsöffnungen 21 angeordnete Bohrung 24 hindurchgreift.

Da nach der Beendigung des Arbeitshubes der Membran 7 und dem Schließen der Ventilplatte 22 ein Rückströmen der Luft in die Kammer 6 durch diese Entlüftungsöffnungen 21 nicht möglich ist, weist der Deckel 3 weiterhin eine hülsenähnliche lufteintrittsöffnung 25 auf, in die ein aus porösem Material bestehender Drosselkörper 26, beispielsweise ein Sinterkörper, ein Schaumstoffteil od. dgl. eingebracht ist.

Strömt in Richtung des Pfeiles 27 Druckluft in die bodenseitige Druckkamaer 5 ein, so wird hierdurch die Membran und mit ihr der Membranstößel 10 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 15 in Richtung des Pfeiles 20 angehoben. D_a sich hierbei in entsprechender Weise das Volumen der Arbeitskammer £ reduziert, so strömt die in dieser Kammer befindliche Luft durch die Entlüftungsöffnungen 21 ab,

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wobei der Rand der Ventilplatte 22 angehoben wird und dieser die EntlUftungsöffnungen 21 freigibt. Ist der Membran-' hub 20 beendet und hat das durch die Hülse 12 nach außen geschobene Ende 11 des Membranstößels 10 die gewünschte Funktion bewirlct, so kehrt die Ventilplatte 22 in ihre Schließstellung zurück und deckt somit die Entlüftungs-* öffnungen 21 vollständig ab. Infolge der Wirkung der Rückholfeder 15 sowie auch ihrer Eigenelastizität möchte die Membran 7 nun in ihre in der Fig. 1 dargestellte Ruhestellung zurückkehren. Diesem Bestreben wirkt jedoch der in die lufteintrittsöffnung 25 eingebrachte Drosselkörper 26 entgegen, der infolge des von ihm ausgeübten Widerstandes nur ein sehr langsames Zurückströmen der Luft in Richtung des Pfeiles 28 in die Arbeitskammer 6 zuläßt. Damit aber kann der Rückhub der Membran 7 und damit auch der Rückhub des Membranstößels 10 immer nur in dem Maße erfolgen, wie Luft in die deckelseitige Arbeitskammer 6 nachströmt. Die hierzu erforderliche Zeit läßt sich dabei durch eine entsprechende Wahl des Durchmessers der Lufteintrittsöffnung 25 sowie auch des vorgesehenen Drosselkörpers 26 und dessen Länge vorbestimmen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Variante der zuvor behandelten Lufteintrittsöffnung 25. In diesem Fall weist diese Lufteintrittsöffnung 25 einen gestuften Querschnitt mit den beiden Durchmessern d und D auf, wobei im Bereioh des größeren Querschnittes D vier nach innen vorstehende Rippen 29 angeordnet sind, die, da deren Abstand voneinander wieder gleich dem Maß d ist, der Abstützung des Drosselkörpers dienen. Bei dieser besonderen Bauart kann der Drosselkörper in Richtung des Pfeiles 30 verschoben und damit dessen Widerstand verändert werden. Sobald die eintretende Luft den im Bereich des kleinen Durchmessers d befindlichen Teil 31 des Drosselkorpers 26 passiert hat, kann sie an-

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schließend in Richtung der Pfeile 32 in die zwischen den Rippen 29 "befindlichen Kanäle 33 abströmen, so daß der im Bereich des größeren Durchmessers D befindliche Teil 34 des Drosselkörpers 26 praktisch wirkungslos ist. Durch eine entsprechende axiale Verschiebung dieses Drosselkörpers kann somit dessen Widerstand und damit _auch die zum Einströmen der Luft in die Arbeitskammer 6 erforderliche Zeit in beliebiger Weise und entsprechend der Rückhub des Membranstößels 10 in beliebiger Weise variiert werden.

Die folgende Pig. 4 zeigt eine weiter ausgestaltete Ausführungs form, bei der die gleichen Bauteile wieder durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In diesem Pail sitzt der Membranstößel 35 jedoch nicht unmittelbar auf der Membran auf, sondern zwischen dieser Membran 7 und dem Membranstößel 35 ist noch eine weitere, als Kraftspeicher dienende Schraubendruckfeder 36 angeordnet. Außerdem ist seitlich des Membranstößels 35 in der Arbeitskammer 6 ein stabförmiger Permanentmaagnet 37 angeordnet, der auf zwei aus magnetisierbarem Mgterial bestehenden Streben 38 aufsitzt, die wieder beiderseits in an dem Deckel 3 angeformten Stützen 39 und 40 gelagert sind. Außerdem ist an dem Membranstößer 35 ein mit 41 bezeichnetes Joch angeordnet, das in der Ruhestellung des Membranstößels 35 ebenfalls auf den beiden ; Streben 38 aufsitzt, die zusammen mit dem Permanentmagneten einen U-förmigen Magneten bilden.

Wird bei dieser Ausführungsform Druckluft in Richtung des Pfeiles 27 in die bodenseitige Druckkammer 5 eingeführt, so hebt sich zunächst nur die Membran 7 in Richtung des Pfeiles 42 an, wodurch die Sohraubendruckfeder 36 eine Vorspannung erhält. Erst wenn die Vorspannung dieser Schraubendruckfeder 36 ausreichend groß ist, um entgegen der Wirkung der Rückholfeder 15 das Joch 41 von den beiden •zum Permanentmagneten 37 gehörigen Streben 38 abzuheben, so

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erfolgt ein Hub des Membranstößels 35 in Richtung des Pfeiles 20. Da die Wirkung des Permanentmagneten 37 auf das Joch 41 πύ'"fc der Entfernung desselben von den beiden Streben 38 rasch abnimmt, unterstützt die bei der Entspannung der Schraubendruokfeder 36 freiwerdende Kraft gleichzeitig den Hub des Membranstößels 35, so daß dieser rasoh in seine Steuer- oder Spexrstellung gelangt.

Was den Rückhub des Membranstößels 35 betrifft, so erfolgt dieser in der gleichen Weise, wie derselbe schon zuvor beschrieben worden ist, jedoch wird auch in diesem Fall derselbe wieder durch die Wirkung des Permanentmagneten 37 sowie der beiden Streben 38 auf das an dem Membranstößel 35 angeformte Joch 41 unterstützt, so daß der Membranstößel sobald die Wirkung des Permanentmagneten 37 und der Rückholfeder 15 überwiegen, in seine Ruhestellung zurückkehrt, wobei dann die Schraubendruckfeder 36 zunächst gespannt und erst mit der Rückkehr der Membran 7 in ihre Ruhestellung wieder entspannt wird.

Wie insbesondere aus den Pig. 5 und 6 ersiohtlioh, so läßt sich die Wirkung des Permanentmagneten 37 leicht dadurch verändern, daß der Membranstößel 35 und mit ihm das an diesem angeformte Joch 41 um seine Längsaohse verschwenkt wird, woduroh die Stellung des Joches 41 zu den beiden Streben 38 und damit auch der in den Hg. 5 und 6 eingezeichnete magnetische Kraftfluß 43 Terändert wird.

Die Fig. 7 schließlich zeigt noch eine weitere, der in der Fig. 4 dargestellten Konstruktion ähnliche Ausftthrungsform, wobei wiederum die gleiohen Bauteile durch die gleichen B_ezugszeiohen gekennzeichnet sind. In diesem Fell let

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jedoch statt des stabförmigen Permanentmagneten 37 ein mit 44 "bezeichneter Ringmagnet vorgesehen, der in eine in dem Doeenboden 2 eingeformte Schale 45 eingelegt und zentrisch zur Längsachse des Membranstößels ,35 angeordnet ist. Außerdem ist an der der Druckkammer 5 zugekehrten Seite der Membran 7 noch eine aus einem megnetisierbaren Werkstoff bestehende Platte 46 befestigt, die als mit dem Ringmagneten 44 zusammenwirkendes Joch dient. Diese besondere Gestaltung, bei der der in der Druckkammer 5 befindliche Ringmagnet 44 über die Platte 46 und die Membran 7 auf den Magnetstößel 35 einwirkt, läßt sich sehr einfach herstellen und durch die Verwendung unterschiedlicher Jochplatten 46 den jeweils gegebenen Umständen anpassen.

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Claims

Ansprüche

Π ΛHydraulisch oder druckluftbetätigte geschlossene Membran- ^~^Hub-Dose, deren Membran den Innenraum der Dose in eine Druckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt und entgegen einer Rückholfeder auf einen axial verschiebbaren Stößel einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die ääm. Arbeitskammer (6) sowohl mindestens eine Luftaustrittsöffnung (21) als auch mindestens eine Lufteintrittsöffnung (25) aufweist, wobei dann die Luftaustrittsöffnung (21) durch ein Schnellschlußventil (22) absperrbar und die Lufteintrittsöffnung (25) mit einer den Durchtritt der Luft hemmenden Drossel (26) ausgestattet ist.
2. Hubdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnung (21) mittels eines Rückschlagventile β (22) absperrbar ist.
3. Hubdose naoh Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückschlagventil eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Ventilplatte (22) vorgesehen ist, die in ihrer Schließstellung die abzusperrende Luftaustrittsöffnung (21) abdeckt.
4. Hubdose nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als der Lufteintrittsöffnung (25) zugeordnete Drossel (26) in an sioh bekannter Weise ein aus porösem Material bestehender Sinterkörper, ein Schaumstoffteil od. dgl. vorgesehen ist, der vorteilhaft in der Lufteintrittsöffnung (25) axial verschiebbar gelagert ist.
5. Hubdose naoh Anspruch 4_f daduroh gekennzeichnet, daß der

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Quersohnitt der lufteintrittsoffnung (25) gestuft (d/D) ist und im Innenmantel des einen größeren Querschnitt aufweisenden Teiles der Lufteintrittsöffnung (25) vorstehende, der seitlichen Abstützung des Drosselkörpers (26) dienende Rippen (29) angeordnet sind.
6. Hubdose nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» daduroh gekennzeichnet, daß dem Membranstößel (35) ein dessen Hub (20) beeinflußender Permanentmagnet (37,44) zugeordnet ist.
Hubdose,nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (37) seitlich des Membranstößels (35) und an diesem ein mit ihm verdrehbares Joch (41) angeordnet ist.
8. Hubdose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

der Permanentmagnet (44) zentrisch zum Membranstößel (35) in der Druckkammer (6) und an der ihm gegenüberliegenden Seite der Membran (7) eine als Joch dienende Platte (46) angeordnet ist.
9. Hubdose nach einem oder mehreren der Ansprüohe 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet, daß der Membranstößel (10) durch eine axial verstellbare Hülse (12) hindurohgreift, die gleichzeitig als Gegenlager (17) für die auf den Membranstößel (10) einwirkende Rückholfeder (15) dient.
10. Hubdose nach einem oder mehreren der Ansprüohe 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rüokholfeder (15) und dem Membranteller (9) eine als Kraftspeicher dienende Feder, insbesondere eine Schraubenfeder (36), angeordnet ist. .

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